中國研發(fā)曲折

　　顏永年的遺憾是，1988年錯(cuò)過了芝加哥的一次工業(yè)展覽會，沒能親睹胡爾推出的世界第一臺的商用3D打印設(shè)備SLA250。同事帶回來一張SLA250宣傳頁，已令他唏噓不已。

　　與材料成型打了半輩子交道的顏永年，發(fā)現(xiàn)固有的知識被徹底顛覆，當(dāng)時(shí)在美國做訪問學(xué)者的他，迫切想一睹這臺機(jī)器的真容，無奈展覽已經(jīng)結(jié)束。

　　回國后，顏永年對3D打印念念不忘，相信這是未來制造業(yè)的重要趨勢。他安排學(xué)生開始做分層軟件的研究——進(jìn)行3D打印時(shí)，必須先用分層軟件將物件的數(shù)字三維模型進(jìn)行均等切分，然后分層輸出，分層打印。與此同時(shí)，顏永年發(fā)出很多封電子郵件，終于在1991年將美國德雷克賽爾大學(xué)教授杰克·卡布雷(Jack keverian)邀請到清華大學(xué)講學(xué)，隨后又到西安交通大學(xué)和上海交通大學(xué)[微博]等多所高校傳播“快速制造”的理念和技術(shù)。

　　中國3D打印研究的序幕由此拉開，像許多科研領(lǐng)域一樣，大學(xué)和科研院所比企業(yè)對技術(shù)創(chuàng)新的潮流更為敏感，因而最先啟動(dòng)：清華大學(xué)、西安交通大學(xué)、華中科技大學(xué)與北京隆源自動(dòng)成型系統(tǒng)有限公司，以技術(shù)引進(jìn)為主，迅速形成了國內(nèi)“三校一企”的3D打印研究陣營。

　　這一格局也映射出了中國科技創(chuàng)新的普遍現(xiàn)象：原發(fā)性的創(chuàng)新缺失，仍處于以跟蹤模仿和消化吸收引進(jìn)技術(shù)為主的階段。

　　上世紀(jì)90年代初，一臺3D打印設(shè)備價(jià)格100多萬元，在清華任教的顏永年拿不出這筆錢。

　　在國內(nèi)，啟動(dòng)像3D打印這樣從零開始的技術(shù)研究難度很大，研究者必須給出充分的預(yù)期成果和應(yīng)用前景論證，更重要的是，要具備一定的前期研究基礎(chǔ)，否則，科技主管部門一般不會為之立項(xiàng)并給予相應(yīng)經(jīng)費(fèi)。

　　由于項(xiàng)目面臨諸多的不確定性，當(dāng)時(shí)顏永年也沒有說服學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)，將3D打印作為一個(gè)重點(diǎn)項(xiàng)目來支持。而國內(nèi)企業(yè)大部分還在忙于追趕傳統(tǒng)制造業(yè)工藝和技術(shù)，亦難以顧及如此前沿的領(lǐng)域。

　　在這種情況下，課題組只好自己組建實(shí)驗(yàn)室。1992年，顏永年發(fā)動(dòng)課題組，截流了原本可作獎(jiǎng)金發(fā)放的經(jīng)費(fèi)，耗盡以前“科研收益的積蓄”，興建了一座簡易的3D打印實(shí)驗(yàn)室。

　　幸運(yùn)的是，一家代理3D Systems產(chǎn)品的香港公司正期望獲得核心控制軟件的經(jīng)驗(yàn)，雙方各取所需，成立了中國第一家快速成型設(shè)備公司——北京殷華激光快速成型與模具技術(shù)有限公司(下稱北京殷華)。清華提供智力支持，香港公司提供一臺SLA250設(shè)備。與胡爾的機(jī)器失之交臂三年后，顏永年見到了真東西。

　　在取得初步研究成果后，課題組終于陸續(xù)獲得了國家自然科學(xué)基金、國家“863”計(jì)劃、國家攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目的經(jīng)費(fèi)支持。

　　然而，彼時(shí)這一產(chǎn)業(yè)在國外正經(jīng)歷低潮期，全球總產(chǎn)值在10億美元水平徘徊多年。經(jīng)過一段時(shí)間后，部委機(jī)構(gòu)的熱情漸冷，投入3D打印領(lǐng)域的研究經(jīng)費(fèi)大減，中國3D打印基礎(chǔ)研究放緩。2003年左右，顏永年也將研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)向了國家當(dāng)時(shí)大力推動(dòng)的重型壓機(jī)領(lǐng)域，僅留下小部分研究力量繼續(xù)開發(fā)3D打印技術(shù)。

　　經(jīng)費(fèi)的減少，亦讓華中科技大學(xué)和西安交通大學(xué)的3D打印科研團(tuán)隊(duì)感到了寒意，好在其分別成立了校辦企業(yè)，經(jīng)營收入反哺科研，研究得以延續(xù)。

　　九年之后，3D打印悄然成為2012年全球最熱門的科技名詞。

　　怠誤市場轉(zhuǎn)機(jī)

　　3D打印市場徘徊多年的主要原因在于：在工業(yè)級應(yīng)用上，這項(xiàng)技術(shù)仍欠缺強(qiáng)度和精度，而且，工業(yè)級設(shè)備和原材料比較昂貴，因此，在產(chǎn)業(yè)化初期，這項(xiàng)技術(shù)更為適合新產(chǎn)品的開發(fā)和小批量零件的生產(chǎn)。

　　摸索到這一方向的國外企業(yè)，開始將定位從高端、工業(yè)級客戶群體，擴(kuò)寬到那些追趕潮流的消費(fèi)者。正是對精度要求不高，但追求快捷、低成本的客戶群，促進(jìn)了其商業(yè)化的蓬勃發(fā)展。

　　近五年，全球有多家小型創(chuàng)業(yè)公司利用開源的計(jì)算機(jī)軟件，制造出可放在個(gè)人電腦桌上的3D打印機(jī)，并將價(jià)格降低至2000美元以下。利用這些開源技術(shù)，技術(shù)發(fā)燒友也能DIY出個(gè)性化的3D打印機(jī)。

　　胡爾和他的公司3D Systems在2012年5月就研發(fā)出一款新型打印機(jī)“立方體”(Cube)，打開了日常消費(fèi)市場。顧客無須學(xué)習(xí)復(fù)雜的3D設(shè)計(jì)軟件，便可直接打印如棋子、首飾、廚具等物品。這些日常用品本來多是在中國等發(fā)展中國家加工生產(chǎn)。

　　然而，這一市場的風(fēng)向轉(zhuǎn)機(jī)，并沒有被中國的3D打印企業(yè)準(zhǔn)確把握。多數(shù)院校體系的企業(yè)仍專注于工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域。而“三校一企”中的企業(yè)——北京隆源自動(dòng)成型系統(tǒng)有限公司則致力于為軍工和少量發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域提供服務(wù)。

　　具有清華大學(xué)背景的北京太爾時(shí)代科技有限公司(下稱太爾時(shí)代)是調(diào)整了產(chǎn)品技術(shù)方向的極少數(shù)企業(yè)，“通過與市場接觸，發(fā)現(xiàn)小型設(shè)備在當(dāng)前更具有市場推力”。其副總經(jīng)理顏旭濤介紹，2011年，太爾時(shí)代售出小型機(jī)3000多臺，2012年增長更快。

　　而在江浙一帶勇于嘗試新鮮事物的企業(yè)，大多數(shù)屬于并不具備研發(fā)實(shí)力的中小企業(yè)。它們能做的，不過是購置幾臺工業(yè)級3D打印機(jī)，像提供復(fù)印服務(wù)的便利店一樣，為客戶提供打樣等服務(wù)。也有一些有野心的企業(yè)會從國外進(jìn)口核心部件，做幾款樣機(jī)，或者模仿進(jìn)口的3D樣機(jī)做逆向研發(fā)。

　　小型3D打印機(jī)已激增為一塊“看得見的”市場，同時(shí)，也帶動(dòng)工業(yè)級3D打印機(jī)市場逐漸有了起色。快速制造領(lǐng)域國際權(quán)威報(bào)告《沃勒斯報(bào)告2012》顯示，截至2011年，全球累計(jì)銷售4.9萬臺工業(yè)級3D打印機(jī)，其中近四分之三由美國制造，以色列和歐洲各國的份額分別為9.3%和10.2%，中國生產(chǎn)的設(shè)備僅占3.6%，與日本相當(dāng)。而全球領(lǐng)先的六家3D打印設(shè)備制造公司，2008年銷售收入達(dá)6.96億美元，占行業(yè)總收入近60%。